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与地球共舞，怀抱未来，该尽的一份心力与责任，就是“节能减碳”。而二氧化碳的主要来源就在于发电。因此，从节能来下手，良性循环，即可减碳。节能的方法从了从绿色能源、绿色电子来找出方案之外，另外一张大王牌，就是“直流供电”。对于未来的电子、能源与建筑，势必会起爆一场革命性的变化。无论是产品或建物设计师还是电子工程师，请您一定要研读这颗减碳的“节能大补丸”。
现在的数据中心，为了防止停电的瞬停，普遍都会设置了UPS(Uninterruptible Power Supply)不断电系统。故，从系统电力来的交流，会AC-DC转换到蓄电装置。若要供给服务器等装置，需要再经过DC-AC转换。而服务器机器内部，还要一次的AC-DC转换，供电给机器使用。
从系统来的电力，历经3次的转换；就算是转换效率达90%，历经3回合下来，也损失了约27%的电力。
若是采用了直流给电的方案，惊人效果就出现了。一个效率90%的AC-DC转换器，就足以供机器使用，大幅减少变换损失。而且，有机会拿掉了UPS。
伊藤忠CTC在2008年10月，开始导入48V直流给电服务器的数据中心。期望降低20%的电力消耗。
依据NTT环境研究所的估算，数据中心的IT装置采用直流给电，整体约可节14%～17%的电力。
注：伊藤忠CTC所采用的服务器系美商Rackable Systems的制品。该公司于2009/4买收了申请破产的SGI公司。
SGI乃1982年James Clark所设立，致力于运算能力强大的工作站开发与贩卖，曾经是硅谷的宠儿。如今狼狈？
市面上可以见到直流供电之服务器与SSD服务器产品。
若是在数据中心逐渐成功之后，即有机率逐步渗透到办公室、工厂、店铺、家庭。但是，有一点肯定是必要的。超越200V产业上的用途必须在安全性上的确认之后，才会浸透到办公室与家庭的。
最近十几年间，独步全球的德意志制造工艺﹐以太阳能打造了太阳房子(Solar House)。太阳房子不仅是科技、是美学、是趋势。高品味、低耗能、超舒适且极健康的太阳房子，在油价与全球温度飙高的时代，特别意义非凡。日本也于2009年实施家庭用太阳电池的辅助金制度。
通常，太阳房子的构筑需要太阳能面板模块、Inverter、太阳能监视与电表。若是加上“蓄电装置”，运用弹性会更为优越。
而“蓄电装置”随着充电式油电混合车(Plug-in Hybrid)的登场，高容量长寿命锂离子电池的开发更为积极活泼。车载用锂离子电池与家庭用定置型的蓄电锂离子电池，是一样的。对于锂离子电池的价格减低，有相当的贡献。
当前的家庭用太阳电池，藉由电源分配器(Power Conditioner)将直流的发电电力，转换成交流，供给家庭用电。而机器内会用AC-DC转换。
2kW的太阳电池搭配10kWh的蓄电池组合，仅要将价格拉低到住户愿意支付的水平，家庭直流给电就会实现。
这种组合太阳电池与蓄电装置的方式，其实，秘藏着各种可能性。比如说，遇到灾害或是停电时，照明依然动作。另外一方面，将来燃料电池的进展若是更风帆顺利，搭配太阳电池与燃料电池，可以进一步提高家庭的发电量。
再搭配地域性分散型电源，省电效果将是不可言喻。意思是说，对于系统电力的峰值有平准化的效果，无论是白昼还是黑夜，都能够对于峰值有平准化的贡献，省能的效果就会实现了。
直流给电的技术面面观
导入直流给电的课题，主要是集中于下面几个问题：
● 电压值。
● 安全性。
● 标准化。
各个产品领域，最适当安全的电压，势必要有标准化，才可能形成市场。电压若是过低，给电的阻抗损失变大之际，配线作业会恶化。电压若是过高，由于电弧或感电的问题，又牵扯到人类安全性的问题。
由于产品属性的关系，直流给电的电压值需要随着应用而有不同的定义。这点也就是当前最为困扰的地方。
第一类应用：诸如数据中心、储存装置或是网络路由器之类的IT装置
以伊藤忠CTC数据中心来说，是采用48V。而不少厂商的看法是提高到300～400V的境地。而现状，无论是定格电压，还是最小与最高电压、瞬低时规格、连接器的形状、安全性的规格等等，世界标准都并不存在。
就48V的场合而言，假设IT关连装置的消耗电力为3kW的时候，供给电流就高达62.5A，非常大的电流值。配线的阻抗损失(I2R)可能增加，为了减少阻抗损失，配线就会变粗，对于设置的工事作业性不好。
因此，这类产品的高电压化趋势，是难以避免的。
故，所谓地HVDC(High Voltage Direct Current)开发，也就是300V~400V的电压范围，脚步在加速中。目前台面上，日商NTT集团，日立制作所，美商的英特尔、IBM、Google以及Climate Savers Computing Initiative、The Green Grid等，都积极着手于开发中。
很遗憾地，电压值的标准化相当不明确。浮现在台面上就有3种数值，360V、380V与400V。每一个主张者，都有其理由。
表明400V方针的乃是Climate Savers Computing Initiative，主张的理由是诉求电力效率的最高值。
注：之所以会选择400V，而不是更高的电压，乃是基于IEC 60950所规定的机能绝缘的隔离距离有所关系。因为高于420V，就会从0.5mm增加到1.5mm。加上考虑余域的关系，就选择了400V。
主张380V的一方是NTT Data。所持有的理由是现代实用化220V交流输入的Inverter，其主电路部份的直流输入电压设定于380V。因此，选择380V的话，就可以沿用IT关连装置计有的主电路，对于装置成本的削减，有一定的贡献。
而主张360V的是日立制作所，所持有的理由是从输入大电容(Bulk Capacitor)的采用观点来思考。目前，400V耐压附近的大电容规格有450V/420V/400V等制品，为了实现高输出密度，选用400V组件。因此，才会选择360V。
注：Bulk capacitor的脚色在于输入市电瞬断时储存能量。
由于是高压，安全上的疑虑课题，主要有“电弧放电”以及“人体感电”的守护技术。
电弧放电是两个电极之间所施加电压，发生绝缘体破坏的放电现象。其实，交流电也有电弧放电的现象。只不过，50/60Hz的周期，横越过零电位，电弧放电不持久。可是直流供电的场合，电弧放电会持续长时间。开关切换On/Off之际，电极间发生的电弧放电，也许会招致火灾。这就牵涉到开关安全的技术。虽说，这类技术老早就已经存在，比如说铁路、汽车所使用的机械式继电器(Relay)或汽油遮断器，可是这些外型英寸法，根本无法适用于IT装置上。
有些大学研究机构使用MOSFET等半导体组件，与电容器组合来解决这个问题。关键因素是在半导体组件闸极印加电压，依据阻抗与电容器的时间定数，缓慢上升。结果自然是半导体组件缓慢On/Off，不会发生放电。
而人体对于“感电”的影响。先来看电流值对于人体的感知是怎样的影响关系。
● 1mA：人体最小的电流感知数值。也就是可以感知的电流。
● 10mA～25mA：不能随意运动的电流量。
● 50mA～80mA：这个电流量流经心脏数秒，会引起心室的细动，致死的可能性存在。
● 100mA：这个电流量流经心脏1秒，就会引起心室的细动，致死的可能性存在。
● 2A：心脏停止。只要遮断电流，心脏即可再拍动。
NTT的做法即是将380V的直流电压，利用配线分割成+190V与-190V。与中间点接地位准接续有47K奥姆的高阻抗。假定人类约4KΩ，即使接触到高电压配线，电流会抑制在6.9mA的层度。若是再组合漏电检知器，检出流经接地的电流而断电。
第二类应用：一般住宅
由于IEC将60V以上，列为危险电压。很明显在这种应用场合，必须低电压。然而，具体电压数值也是没有共通的定见。候补有12V、24V与48V。
由于NTT集团在-48V的直流供电装置上，累积了几十年的经验与技术智慧。当然，力推+48V。而且电力效率也最高。
唯一令人担心的问题，就是人类感电的问题。因此，才有12V与24V的提案。又与汽车取出电压相同。可以沿用汽车的泛用开发技术。缺点就仅有电压过低，难以支付像个人计算机或是电视机等产品。
一般的看法是先从LED照明(或有机EL照明)应用开始。事实似乎也许如此，从米兰家具展与照明展，已经可以嗅出端倪。Panasonic不愿等待标准化所耗的珍贵时间，考虑先推出同时对应交流供电与直流供电的混合式配线器具。所觊觎的市场，正是照明市场。
美商Green Plug公司，致力于共通AC Adapter的开发。
若是兼顾电力损失与安全性，48V的场合，约可供给到10A的程度，也就是500W电子装置能够驱动。若是装置需要超越500W的场合，以48V来驱动会显得困难，12V/24V更是不可能的任务。诸如冷气或是IH调理家电，唯一比较可行之路还是导入HVDC。直流电压若是400V时，3kW的冷气，比较小的电流约7.5A的程度，就可以驱动。
家庭要导入HVDC，唯一要克服的关卡，当属安全性的保证。相信不会这么快。
第三类应用：办公室、工厂到商店
这类的市场很有趣，直流供电往往可以创造出新的价值。
日本的知名Kokuyo于2008/8开始贩卖的E-Rail商品陈列棚。即是善用直流供电的应用范例，对于便利商店该有加分的营销作用。
结语
一般住宅用太阳光发电系统Power Conditioner，市面上可以买的到。以三洋的SSI-TL55A2为例，就有5.5kW的定额输出。
富士通Component，于2009年4月推出对应高电压直流给电系统的450V、10A继电器(Relay)。
NTT Facility与富士通Component，尝试开发400V专用的直流插座与插头。
看着厂商努力的干劲；直流供电的愿景，脚步越来越近了。
现在的数据中心，为了防止停电的瞬停，普遍都会设置了UPS(Uninterruptible Power Supply)不断电系统。故，从系统电力来的交流，会AC-DC转换到蓄电装置。若要供给服务器等装置，需要再经过DC-AC转换。而服务器机器内部，还要一次的AC-DC转换，供电给机器使用。
从系统来的电力，历经3次的转换；就算是转换效率达90%，历经3回合下来，也损失了约27%的电力。
若是采用了直流给电的方案，惊人效果就出现了。一个效率90%的AC-DC转换器，就足以供机器使用，大幅减少变换损失。而且，有机会拿掉了UPS。
伊藤忠CTC在2008年10月，开始导入48V直流给电服务器的数据中心。期望降低20%的电力消耗。
依据NTT环境研究所的估算，数据中心的IT装置采用直流给电，整体约可节14%～17%的电力。
注：伊藤忠CTC所采用的服务器系美商Rackable Systems的制品。该公司于2009/4买收了申请破产的SGI公司。
SGI乃1982年James Clark所设立，致力于运算能力强大的工作站开发与贩卖，曾经是硅谷的宠儿。如今狼狈？
市面上可以见到直流供电之服务器与SSD服务器产品。
若是在数据中心逐渐成功之后，即有机率逐步渗透到办公室、工厂、店铺、家庭。但是，有一点肯定是必要的。超越200V产业上的用途必须在安全性上的确认之后，才会浸透到办公室与家庭的。
最近十几年间，独步全球的德意志制造工艺﹐以太阳能打造了太阳房子(Solar House)。太阳房子不仅是科技、是美学、是趋势。高品味、低耗能、超舒适且极健康的太阳房子，在油价与全球温度飙高的时代，特别意义非凡。日本也于2009年实施家庭用太阳电池的辅助金制度。
通常，太阳房子的构筑需要太阳能面板模块、Inverter、太阳能监视与电表。若是加上“蓄电装置”，运用弹性会更为优越。
而“蓄电装置”随着充电式油电混合车(Plug-in Hybrid)的登场，高容量长寿命锂离子电池的开发更为积极活泼。车载用锂离子电池与家庭用定置型的蓄电锂离子电池，是一样的。对于锂离子电池的价格减低，有相当的贡献。
当前的家庭用太阳电池，藉由电源分配器(Power Conditioner)将直流的发电电力，转换成交流，供给家庭用电。而机器内会用AC-DC转换。
2kW的太阳电池搭配10kWh的蓄电池组合，仅要将价格拉低到住户愿意支付的水平，家庭直流给电就会实现。
这种组合太阳电池与蓄电装置的方式，其实，秘藏着各种可能性。比如说，遇到灾害或是停电时，照明依然动作。另外一方面，将来燃料电池的进展若是更风帆顺利，搭配太阳电池与燃料电池，可以进一步提高家庭的发电量。
再搭配地域性分散型电源，省电效果将是不可言喻。意思是说，对于系统电力的峰值有平准化的效果，无论是白昼还是黑夜，都能够对于峰值有平准化的贡献，省能的效果就会实现了。
直流给电的技术面面观
导入直流给电的课题，主要是集中于下面几个问题：
● 电压值。
● 安全性。
● 标准化。
各个产品领域，最适当安全的电压，势必要有标准化，才可能形成市场。电压若是过低，给电的阻抗损失变大之际，配线作业会恶化。电压若是过高，由于电弧或感电的问题，又牵扯到人类安全性的问题。
由于产品属性的关系，直流给电的电压值需要随着应用而有不同的定义。这点也就是当前最为困扰的地方。
第一类应用：诸如数据中心、储存装置或是网络路由器之类的IT装置
以伊藤忠CTC数据中心来说，是采用48V。而不少厂商的看法是提高到300～400V的境地。而现状，无论是定格电压，还是最小与最高电压、瞬低时规格、连接器的形状、安全性的规格等等，世界标准都并不存在。
就48V的场合而言，假设IT关连装置的消耗电力为3kW的时候，供给电流就高达62.5A，非常大的电流值。配线的阻抗损失(I2R)可能增加，为了减少阻抗损失，配线就会变粗，对于设置的工事作业性不好。
因此，这类产品的高电压化趋势，是难以避免的。
故，所谓地HVDC(High Voltage Direct Current)开发，也就是300V~400V的电压范围，脚步在加速中。目前台面上，日商NTT集团，日立制作所，美商的英特尔、IBM、Google以及Climate Savers Computing Initiative、The Green Grid等，都积极着手于开发中。
很遗憾地，电压值的标准化相当不明确。浮现在台面上就有3种数值，360V、380V与400V。每一个主张者，都有其理由。
表明400V方针的乃是Climate Savers Computing Initiative，主张的理由是诉求电力效率的最高值。
注：之所以会选择400V，而不是更高的电压，乃是基于IEC 60950所规定的机能绝缘的隔离距离有所关系。因为高于420V，就会从0.5mm增加到1.5mm。加上考虑余域的关系，就选择了400V。
主张380V的一方是NTT Data。所持有的理由是现代实用化220V交流输入的Inverter，其主电路部份的直流输入电压设定于380V。因此，选择380V的话，就可以沿用IT关连装置计有的主电路，对于装置成本的削减，有一定的贡献。
而主张360V的是日立制作所，所持有的理由是从输入大电容(Bulk Capacitor)的采用观点来思考。目前，400V耐压附近的大电容规格有450V/420V/400V等制品，为了实现高输出密度，选用400V组件。因此，才会选择360V。
注：Bulk capacitor的脚色在于输入市电瞬断时储存能量。
由于是高压，安全上的疑虑课题，主要有“电弧放电”以及“人体感电”的守护技术。
电弧放电是两个电极之间所施加电压，发生绝缘体破坏的放电现象。其实，交流电也有电弧放电的现象。只不过，50/60Hz的周期，横越过零电位，电弧放电不持久。可是直流供电的场合，电弧放电会持续长时间。开关切换On/Off之际，电极间发生的电弧放电，也许会招致火灾。这就牵涉到开关安全的技术。虽说，这类技术老早就已经存在，比如说铁路、汽车所使用的机械式继电器(Relay)或汽油遮断器，可是这些外型英寸法，根本无法适用于IT装置上。
有些大学研究机构使用MOSFET等半导体组件，与电容器组合来解决这个问题。关键因素是在半导体组件闸极印加电压，依据阻抗与电容器的时间定数，缓慢上升。结果自然是半导体组件缓慢On/Off，不会发生放电。
而人体对于“感电”的影响。先来看电流值对于人体的感知是怎样的影响关系。
● 1mA：人体最小的电流感知数值。也就是可以感知的电流。
● 10mA～25mA：不能随意运动的电流量。
● 50mA～80mA：这个电流量流经心脏数秒，会引起心室的细动，致死的可能性存在。
● 100mA：这个电流量流经心脏1秒，就会引起心室的细动，致死的可能性存在。
● 2A：心脏停止。只要遮断电流，心脏即可再拍动。
NTT的做法即是将380V的直流电压，利用配线分割成+190V与-190V。与中间点接地位准接续有47K奥姆的高阻抗。假定人类约4KΩ，即使接触到高电压配线，电流会抑制在6.9mA的层度。若是再组合漏电检知器，检出流经接地的电流而断电。
第二类应用：一般住宅
由于IEC将60V以上，列为危险电压。很明显在这种应用场合，必须低电压。然而，具体电压数值也是没有共通的定见。候补有12V、24V与48V。
由于NTT集团在-48V的直流供电装置上，累积了几十年的经验与技术智慧。当然，力推+48V。而且电力效率也最高。
唯一令人担心的问题，就是人类感电的问题。因此，才有12V与24V的提案。又与汽车取出电压相同。可以沿用汽车的泛用开发技术。缺点就仅有电压过低，难以支付像个人计算机或是电视机等产品。
一般的看法是先从LED照明(或有机EL照明)应用开始。事实似乎也许如此，从米兰家具展与照明展，已经可以嗅出端倪。Panasonic不愿等待标准化所耗的珍贵时间，考虑先推出同时对应交流供电与直流供电的混合式配线器具。所觊觎的市场，正是照明市场。
美商Green Plug公司，致力于共通AC Adapter的开发。
若是兼顾电力损失与安全性，48V的场合，约可供给到10A的程度，也就是500W电子装置能够驱动。若是装置需要超越500W的场合，以48V来驱动会显得困难，12V/24V更是不可能的任务。诸如冷气或是IH调理家电，唯一比较可行之路还是导入HVDC。直流电压若是400V时，3kW的冷气，比较小的电流约7.5A的程度，就可以驱动。
家庭要导入HVDC，唯一要克服的关卡，当属安全性的保证。相信不会这么快。
第三类应用：办公室、工厂到商店
这类的市场很有趣，直流供电往往可以创造出新的价值。
日本的知名Kokuyo于2008/8开始贩卖的E-Rail商品陈列棚。即是善用直流供电的应用范例，对于便利商店该有加分的营销作用。
结语
一般住宅用太阳光发电系统Power Conditioner，市面上可以买的到。以三洋的SSI-TL55A2为例，就有5.5kW的定额输出。
富士通Component，于2009年4月推出对应高电压直流给电系统的450V、10A继电器(Relay)。
NTT Facility与富士通Component，尝试开发400V专用的直流插座与插头。
看着厂商努力的干劲；直流供电的愿景，脚步越来越近了。
